前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >【C语言】深入解开指针(二)

【C语言】深入解开指针(二)

作者头像
学习起来吧
发布2024-02-29 21:32:08
800
发布2024-02-29 21:32:08
举报
文章被收录于专栏:学习C/++学习C/++

一、const修饰指针

1.1 const修饰变量

变量是可以修改的,如果把变量的地址交给?个指针变量,通过指针变量的也可以修改这个变量。但是如果我们希望?个变量加上?些限制,不能被修改,怎么做呢?

这就是const的作?。

代码语言:javascript
复制
#include <stdio.h>
int main()
{
	int m = 0;
	m = 66;//m是可以修改的
	const int n = 0;
	n = 88;//n是不能被修改的
	return 0;
}

上述代码中n是不能被修改的,其实n本质是变量,只不过被const修饰后,在语法上加了限制,只要我们在代码中对n就?修改,就不符合语法规则,就报错,致使没法直接修改n

但是如果我们绕过n,使?n的地址,去修改n就能做到了,虽然这样做是在打破语法规则,但是这样做到底可不可以呢?让我们来验证一下:

代码语言:javascript
复制
# define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
	const int n = 0;
	printf("n = %d\n", n);
	int* p = &n;
	*p = 666;
	printf("n = %d\n", n);
	return 0;
}

我们可以看到这??个确实修改了,但是我们还是要思考?下,为什么n要被const修饰呢?就是为了不能被修改,如果p拿到n的地址就能修改n,这样就打破了const的限制,这是不合理的,所以应该让p拿到n的地址也不能修改n,那接下来怎么做呢?

1.2 const修饰指针变量

  1. const放在 * 的左边,限制是*p意思是不能通过指针变量p修改p指向的空间的内容: *p = 20//错误 但是是不受限制的 p = &b;//正确

2. const 放在 * 的右边,限制是p变量,也就是p变量不能被修改了,没办法再指向其他变量了 p = &b;//错误 但是*p不受限制,还是可以通过p来修改p所指向的对象的内容 *p = 20;//正确


  1. const放在*两边,p*p都限制住了

结论:const修饰指针变量的时候 ? const 如果放在*的左边,修饰的是指针指向的内容,保证指针指向的内容不能通过指针来改变。但是指针变量本?的内容可变。 ? const如果放在*的右边,修饰的是指针变量本?,保证了指针变量的内容不能修改,但是指针指向的内容,可以通过指针改变。

二、指针运算

指针的基本运算有三种,分别是: ? 指针± 整数 ? 指针-指针 ? 指针的关系运算

2.1 指针+ - 整数

因为数组在内存中是连续存放的,只要知道第?个元素的地址,顺藤摸?就能找到后?的所有元素。

代码语言:javascript
复制
#include <stdio.h>
//指针+- 整数
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int* p = &arr[0];
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", *(p + i));//p+i 这?就是指针+整数
	}
	return 0;
}

2.2 指针-指针

代码语言:javascript
复制
//指针-指针
#include <stdio.h>
int strl(char* s)
{
	char* pa = s;
	while (*pa != '\0')
		pa++;
	return pa - s;
}
int main()
{
	printf("%d\n", strl("abcef"));
	return 0;
}

字符串"abcdef\0"以\0为结尾,作为结束标志。

2.3 指针的关系运算

代码语言:javascript
复制
//指针的关系运算
#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int* pa = &arr[0];
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	while (pa < arr + sz) //指针的???较
	{
		printf("%d ", *pa);
		pa++;
	}
	return 0;
}

三、野指针

在 C 语言中,野指针是指未被初始化的指针。野指针可能指向内存中不存在(随机的、不正确的、没有明确限制的)的数据,也可能指向已被释放的内存。

3.1 野指针成因

  1. 指针未初始化
  1. 指针越界访问

2. 指针指向的空间释放

在C语言中,当一个指针指向一个函数中分配的内存空间时,如果在该函数返回之前释放了该内存空间,那么这个指针就成为了一个野指针。这是因为在函数返回后,该内存空间已经被释放,指针再次访问这个空间就会导致未定义的行为。

因此,当你使用指针指向调用函数的空间时,你应该确保在函数返回之前不要释放这个内存空间。

建议:如果你需要在函数外部访问这个空间,你应该将其复制到一个新的内存空间中,并在函数返回之前释放原始内存空间。

函数test()返回了一个指向局部变量的指针。当函数test()执行完毕后,它的局部变量a的内存空间会被释放。因此,返回的指针指向的内存空间已经无效了。在这种情况下,pa是一个野指针,因为它指向的内存空间已经不再有效。

在实际运行中,尽管这些代码可能不会立即导致错误,但它们会导致未定义的行为。由于释放的内存空间可能被其他变量或函数使用,因此在这种情况下,pa可能会包含无法预测的值,或者程序可能会崩溃。因此,虽然这些代码可能不会立即报错,但它们是不安全的,并且可能导致程序出现问题。

3.2 如何规避野指针

  1. 如果明确知道指针指向哪?就直接赋值地址,如果不知道指针应该指向哪?,可以给指针赋值NULL. NULL 是C语?中定义的?个标识符常量,值是0,0也是地址,这个地址是?法使?的,读写该地址 会报错。
代码语言:javascript
复制
	#ifdef __cplusplus
	 	#define NULL 0
 	#else
		 #define NULL ((void *)0)
 #endif
  1. ??指针越界 ?个程序向内存申请了哪些空间,通过指针也就只能访问哪些空间,不能超出范围访问,超出了就是越界访问。
  2. 指针变量不再使?时,及时置NULL,指针使?之前检查有效性
  3. 避免返回局部变量的地址

四、 assert断?

assert.h 头?件定义了宏 assert() ,?于在运?时确保程序符合指定条件,如果不符合,就报错终?运?。这个宏常常被称为“断?”。

代码语言:javascript
复制
assert(p != NULL);

p 是否等于 NULL 。如果确实不等于 NULL ,程序继续运?,否则就会终?运?,并且给出报错信息提?。

assert()宏接受一个表达式作为参数。如果该表达式为真(返回值非零),assert()不会产生任何作用,程序继续运行。如果该表达式为假(返回值为零),assert()就会报错,在标准错误流stderr中写入一条错误信息,显示没有通过的表达式,以及包含这个表达式的文件名和行号。

代码语言:javascript
复制
#include <stdio.h>
#include <assert.h>

int divide(int a, int b) {
    assert(b != 0);  // 断言:除数不能为0
    return a / b;
}

int main() {
    int a = 10;
    int b = 0;

    int result = divide(a, b);
    printf("Result: %d\n", result);

    return 0;
}

assert() 的使?对程序员是?常友好的,使? assert() 有?个好处:它不仅能?动标识?件和 出问题的?号,还有?种?需更改代码就能开启或关闭 assert() 的机制。如果已经确认程序没有问 题,不需要再做断?,就在 #include <assert.h> 语句的前?,定义?个宏 NDEBUG 。

代码语言:javascript
复制
#define NDEBUG
#include <assert.h>

assert() 的一个缺点是:由于引入了额外的检查,增加了程序的运行时间。在 Debug 中使用,在 Release 版本中选择禁用 assert 就可以,在像VS这样的集成开发环境中,在 Release 版本中,直接就被优化掉了。这样在debug版本中有利于程序员排查问题,在 Release 版本中不影响用户使用时程序的效率。

四、指针的使?和传址调?

4.1 strlen的模拟实现

库函数strlen的功能是求字符串?度,统计的是字符串中 \0 之前的字符的个数。

函数定义:

代码语言:javascript
复制
size_t strlen ( const char * str );
  1. 定义解析:参数str接收?个字符串的起始地址,然后开始统计字符串中 \0 之前的字符个数,最终返回?度。
  2. 模拟实现:如果要模拟实现只要从起始地址开始向后逐个字符的遍历,只要不是 \0 字符,计数器就+1,这样直到 \0 就停?。

``

代码语言:javascript
复制
#define NDEBUG
#include <assert.h>
int Simulate_String(const char* str)
{
	int count = 0;
	assert(str);
	while (*str)
	{
		count++;
		str++;
	}
	return count;
}
int main()
{
	int len = Simulate_String("abcdef");
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

4.2 传值调?和传址调?

学习指针的?的是使?指针解决问题,那什么问题,?指针不可呢?

写?个函数,交换两个整型变量的值

代码语言:javascript
复制
#include <stdio.h>
void Swap1(int x, int y)
{
	 int temp = x;
	x = y;
	y = temp;
}
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b);
	Swap1(a, b);
	printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b);
	return 0;
}

运行结果:

对比发现,竟然没有发生交换效果,这是为何?

调试起来,一步一步查找:

  1. 首先main函数内部创建了a,b, a的地址是0x008ffea8, b的地址是0x008ffe9c.
  2. 在调?Swap1函数时,将a和b传递给了Swap1函数,在Swap1函数内部创建了形参x和 y 接收a和b的值,但是x的地址是0x008ffdc4,y的地址是0x008ffdc8,x和y确实接收到了a和b的值,不过x的地址和a的地址不?样,y的地址和b的地址不?样,相当于x和y是独?的空间,那么在Swap1函数内部交换x和y的值,?然不会影响a和b,当Swap1函数调?结束后回到main函数,a和b的没法交换。
  3. Swap1函数在使?的时候,是把变量本?直接传递给了函数,这种调?函数的?式我们之前在函数的时候就知道了,这种叫传值调?。

结论:实参传递给形参的时候,形参会单独创建?份临时空间来接收实参,对形参的修改不影响实参。所以Swap是无法交换a和b的值了。

那怎么办?把值传过去竟然换不了?

竟然传值过去,内存会在栈区开辟空间来存储a和b的值,在开辟的空间进行交换后,开辟的空间也相应的会被释放。

那如果我们把a和b的空间一起传过去,在a的空间把a改了,在b的空间也把b也改了,这不就可以交换了吗?但是怎么找到这个地址呢?答案是地址,地址也就是指针。

代码语言:javascript
复制
#include <stdio.h>
void Swap2(int *x, int* y)//使用指针接收a和b的地址
{
	int temp = 0;
	temp = *x;//接引用操作符*x *y
	*x = *y;  //*x *y找到指针变量x和y的空间的值进行交换
	*y = temp;
}
int main()
{
	int a = 0;
	int b = 0;
	scanf("%d %d", &a, &b);
	printf("交换前:a=%d b=%d\n", a, b);
	Swap2(&a,&b);//这里我们要用取地址符号把a和b的值传过去
	printf("交换后:a=%d b=%d\n", a, b);
	return 0;
}

我们可以看到实现成Swap2的?式,这?调?Swap2函数的时候是将变量的地址传递给了函数,这种函数调??式叫:传址调?

结论:

  1. 传址调用,可以让函数和主调函数之间建立真正的联系,在函数内部可以修改主调函数中的变量。
  2. 所以未来函数中只是需要主调函数中的变量值来实现计算,就可以采用传值调用。如果函数内部要修改主调函数中的变量的值,就需要传址调用。

总结

通过本章我们学习了const修饰变量和指针变量,指针的**+ -**整数,指针-指针和指针关系运算,以及野指针的形成的原因,怎么去预防野指针。传值调用和传址调用的区别。如果你觉得我的文章对你的有小小的帮助,可以给予博主一个小小的赞,感谢您的观看!

本文参与?腾讯云自媒体分享计划,分享自作者个人站点/博客。
原始发表:2023-11-22,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 作者个人站点/博客?前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与?腾讯云自媒体分享计划? ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
目录
  • 一、const修饰指针
    • 1.1 const修饰变量
      • 1.2 const修饰指针变量
      • 二、指针运算
        • 2.1 指针+ - 整数
          • 2.2 指针-指针
            • 2.3 指针的关系运算
            • 三、野指针
              • 3.1 野指针成因
                • 3.2 如何规避野指针
                • 四、 assert断?
                • 四、指针的使?和传址调?
                  • 4.1 strlen的模拟实现
                    • 4.2 传值调?和传址调?
                    • 总结
                    领券
                    问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档
                    http://www.vxiaotou.com